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帖子主题:外挂式相控阵雷达:打造中国超级预警战斗机

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外挂式相控阵雷达:打造中国超级预警战斗机

现代战争对于战斗机雷达的性能的提升要求日益迫切,究其原因有多种因素。

首先是探测隐形目标的需要。隐形战斗机已上战争舞台,以F22为代表的隐形战斗机其前半球最小雷达反射面已降到0.01平方,侧向反射面也只有0.5平方左右。这种反射面极小的隐形目标对战斗机雷达的性能的提高必然台阶性的要求。

其次是制导远程导弹的需要。现代空空导弹及空面导弹的射程起来越远,需要机载雷达的探测距离有相应的提高。比如冲压式空空导弹射程已达150-200公里,而一些空舰导弹的距离则已超过300公里,这些导弹的攻击距离已超过传统三代战机的雷达探测距离之外。

再则是战机多功能任务的需要。现代高性能战机不仅具备传统的对空作战需求,同时还具有强大的对地、对海任务需要及侦察功能,这些多任务需要对机载雷达的要求也相应提高。

为了适应新的形势,新一代战斗机机载雷达普遍使用了相控阵体制,因而性能较上有了较大的飞跃:

1) 探测距离增加、暴露率低。 早期的三代机作和距离100公里之内,而F22所装备的有源相控阵雷达探测距离达到了200以上公里,某些改进型战机装备的相控阵雷达则达到了400-450公里;另外由于相控阵雷达扫瞄速度极快,很难被对方被动侦察系统截获,暴露率低;同时对于隐形目标相控阵雷达具有较好的发现效果。比如SU35装备的无源相控阵雷达具有在90公里外发现反射面只有0.01平方米隐身目标的能力。

2) 具有多种功能,比如美国的F22所用的APG77可以执行对空、对海、对地探测任务。同时还具有信息传输与雷达干扰功能。特别是这种雷达可以实行中继制导,即在前方友机雷达关机的情况下,引导其发射中距空空导弹,并在前机脱离之后对导弹进行持续引导,直至其开机自主捕获目标。

但是由于目前战斗机雷达所具有的局限性,使得其难以得到进一步的提升。

一)战斗机雷达罩空间直径限制了雷达探测距离

由于现代战斗机的雷达都安转瞬于前视雷达罩内,而雷达罩的直径又比较有限,这就必然对雷达的天线的面积、功率及探测距离产生了制约。比如F22所用的APG77雷达罩由于是菱形结构,其天线有效面积甚至不积F15。以致F15最新装备的APG82雷达天线直径要大于APG77,因此探测距离要超过F22一大截。所以计划美国采用这一样的战术:让配备大型相探阵雷达的F15伴飞F22,以期利用F15的大直径相控阵阵雷达先发现歼20这类的隐形飞机,之后引导F22前去攻击。

而F15这类大型战机的天线罩直径也是有限的。比如SU35,F15使用的相控阵雷达虽然号称探测400-450公里,但是这种探测距离是在将波束汇聚在有限探测角度内得到的,也就是所谓的“视场很小”。战时这种探测能力对于隐形战斗机没有什么意义,除非你先通过别的方式确定敌方隐形机的大致方位

至于中型和轻型战斗机由于雷达罩有直径相对更小,所以即便采用相控阵雷达其探测距离和能力也很有限。比如中国的歼10战机的雷达罩直径只有680毫米,远小于F22和F15这类战机的雷达罩。

二)战斗机雷达天线罩方向性限制了雷达的探测范围。

现代战机的雷达罩都位于机头位置,因此战机通常只能只能探测机头前方45-60度范围。虽然某些战机雷达配备了机械转动装置,可以在左右及上下一定角度内转动,但是总体而言战侧方及后方仍战机雷达的探测盲区和死角。虽然个别战机配备有小型护尾雷达但意义不大。因此在空战时有信息优势一方都尽理指挥己方战机从侧方和后方接近敌机,然后发动突然攻击。

有没有什么更好的办法——不仅能进一步提高战机的雷达探测距离,而且实现全方位探测呢?

这里本人提出一种新型战机雷达配置方式——机载外挂式相探阵雷达。就是战斗机以外挂的方式挂装大型相控阵雷达,在这个基础上结合相应的战术从而实现远距离全方位探测,由此可以推出全新的、真正意义上的预警/战斗机。

机载外挂式雷达早有先例。比如机载导航雷达吊舱便是一例,尽管其雷达功率很小且功能单一。此外某些国家出于改装备战斗机的需要也发展过前视雷达吊舱,比如俄罗斯为了改装米格21曾发展出雷达吊舱,以此解决米格21雷达舱直径小无法装较大型雷达的不足,但是这种吊舱仍然是前视型,没有跳出传统的思维。

外挂式相控阵雷达的思路是:将较大型的侧视相控阵雷达以外挂的方式挂置于战斗机、攻击、轰炸机及某些特种飞机上。由于这种外挂式雷达突破了传统前视雷达罩的空间限制因此可以将雷达天线做得很大,从而极大地提高雷达的探测距离。由于这种侧视型相相控阵雷达的扫瞄范围很大,所以可以极大地消除单机雷达的探测盲区;在此基础上再结合多机编队探测,彻底消除雷达探测盲区。

外挂式相控阵雷达在结构上主要分为三种类型。其一是双面阵结构,这与现在的平衡式预警机的雷达天线相仿,即一根线型天线阵列的二面安有相控阵雷达天线,可以同时对二侧方面进行大范围扫瞄;其二是单面旋转型结构,即只有一个天线探测面,但是天线可以绕轴旋转指向预定的探测方向。这种结构的天线其雷达罩与副油箱相仿;其三是单面固定式结构,即天线是固定的只能指向一个方向探测。使用时飞机左右机翼各挂一个单面相相控阵天线对左右二侧进探测。

当然外挂式相控阵雷达有相应的信号处理设备,一般也做成吊舱形式与外挂式相控阵天线一起配挂在战机上;如果战机的尺寸允许雷达设备吊舱和雷达天线可以做成一体化对构,或者将天线做成水平收放式结构;如果战机较小机腹离地空间不大也可以将天线与设备处理高备做成分体结构分散挂置于飞机多个吊舱上。

大型外挂式相控阵需要相应的高速处理设备,可做成吊舱形式配置于飞机上。根据载机结构与挂带能力可以将雷达天线与信号处理吊舱做成一体化,也可做成分体化结构由飞机挂带;此外对于某些发动机动力较小战机而言,也可以将相控阵雷达的辅助动力设备做成模块化吊装在飞机挂架上。

外挂式相控阵雷达从探测级别上可以分为战术型和战略型。

所谓战术型就是主要供单机或多机编队使用的外挂式相关控阵雷达,其雷达天线面积与机载前视雷达的天线相仿或略大,目标探测数量一般控制在几十分左右,可以同时控制导弹攻击4-8个目标。特别是可以引导导弹攻击机群侧方和后方的目标。这种战术型相控阵雷达天线可以做得很小,长度可以控制在3-4米之间,宽度约为200-400毫米,天线的重量约为200-300公斤;

战略型的雷达天线面积则与战略预警机相当,比如天线长度可以达到9米,宽度可以达到600-700毫米,天线重量可以达到1吨左右。当然战略型外挂式雷达由于有大量的数据需要处理,而战斗机上的人员又有限因此可以参照爱立眼及早期的E2模将主要的数据传回后方处理,机上人员只处理最关键、最具威胁的有限目标。

机载外挂式相控阵雷达一旦投入作战应用,将可能产生广泛而深远的影响。

1大幅提高战机的雷达探测能力,实现战机探测距离和探测区域质的飞跃

由于外挂式相控阵雷达绕过了传统前视雷达天线罩的口径限制,因此雷达天线可以做得很大,因此探测距离可以远超战机的前视雷达。一般对于对三代战斗机的距离达到500公里左右,而对于隐形机探测距离可以超过200公里。

另外由于战斗机的最大飞行高度超过传统的大型预警机,因此可以充分利用高度优势实现最大距离的探测。比如当某型战机在2万米高空挂载大型相控阵雷达探测时,可以发现500公里外的海上目标及超低空目标。而飞行高度只有9000米的E2受地球曲率的影响最远只能发现340公里外的海上目标。

2有利于组网探测形成严密的探测体系,破解隐形飞机的威胁。

可能有人会提出疑问:外挂式相控阵雷达对于二侧方向上探测效果好,可是对于前方是有探测盲区的,而空战时敌机大多数情况是从正前方接近,这如何解决呢?

解决的方法就是多机组网探测,就是将二机甚至四机挂带相控阵雷达以一定的间隔(最低距离大于50-100公里)横向排列,从而形成严密的交叉探测网消除盲区。这样当敌机从前方飞来时,无论其对着任何一架我机,都有另一架我方飞机的相控阵雷达可以从侧方探测它;

这种交叉探测网特别适合对付敌方的隐形飞机。因为F22这类隐形飞机的前半球反射面积最小,反射面积可以降到0。01平方米,但是它的侧面反射面较大接近0.5平方。而这种交叉探测网对于这种类型的目标探测效果极好:因为无论F22将机头对着我方的任何一架飞机,但是其侧面都会暴露在我另一架飞机的外挂相控阵雷达控测之下,很容易被远距离发现跟踪。

为了对付F22的从侧面突防,还可以考虑在前排探测阵列的后方一定距离再跟踪设置一批挂载控阵雷达的战机。这样当F22从侧面接近时,其反射面较大的侧方必然会暴露给我方某架飞机的外挂式相控阵雷达。因此面对我方严密的相控阵雷达交叉探测网F22将无处藏身。

3有助于形成新型空中预警体系。传统的预警机以大型空中平台为基础,且为了实施对低空目标的探测需要接近到距敌空中目标200-300公里左右距离。而面对隐形兵器和远程空空导弹的威胁,接近前沿的大型预警机的生存能力越来越弱。

而以新型战斗机外挂式相控阵雷达为基础,可以构成全新的空中预警体系。即以一架或多架挂载大型相控雷达的战机前出到战区前沿或突入敌方纵深,之后将获取的大量雷达信息回传给后方的大型空中信息处理和指挥飞机,由上面大量的专业人员和设备对信息进行处理后再转发给前方战机和三军作战单位。

这种全新模式的空中预警体系安全性更好,同时信息获取更加丰富有效。

4实现战机的全方位打击。现在的战斗机只能使用中远距空空导弹打击前方空中目标,则对于侧方及后方的目标则无法攻击。主要原因就是由于雷达性能的限制无法发现中远距的的侧方及后方目标。如果采用多机挂载相控阵雷达,就可以让让整个作战编队消除侧方及后方的探测盲区。当敌机从侧向及后方企图接近时,我方就可以利用外挂相控阵雷达引导中远距导弹进行中远距攻击。

而且由于是远距发现,远距攻击,敌我双方的战机没有混杂在一起,可以效防止近距后向射击导致的误伤事件。

5对现役和老式战机的战力提升维持有重大帮助。

采取加挂外挂相控阵的方式提升现役战机的探测能力击能力。比如可以通过对歼8、歼10、歼11等现役战机加挂战略或战术级相控阵雷达,大幅提升它们发现远距目标和隐形目标的能力。

另外通过加装数据链方式让老式可以让现役及老式战机的攻击力大为提搞。比如给歼10,歼11,SU27甚至歼7加装数据接收系统,可以接收预警/战斗机的制导信号发射超过自身雷达探测距离之外的远程冲压式空空导弹,从而实现低成本超远距攻击能力;同时在预警/战斗机的指引下对自身探测盲区之外的侧方及后方中远距目标实施打击

此外各类无人机在预警战斗机的指引下也可以发射远程空空导弹攻击目标。,

6有利于机载雷达的模块化装备。可以将不同尺寸、功率、用途的相控阵雷达做成制式模块结构,不同的型号的战机根据需要灵活地挂装使用。既节约成本,又能保持战机的多功能任务。

综上所述,外挂式相探阵雷达有可能对现有的空战技术和战术产生革命性的冲击,某些基于传统观念上发展的空战装备和战术将可能被颠覆。这其中受冲击最大的可能就是美国这样传统的空中强国——基于传统前视雷达而发展的前半球隐形战机F22/F35的优势倾刻化为乌有。很多传统的战术也将面临报废;而在这轮颠覆性冲击中受益最大的可能就是中国这样后起的空中强国,因为我们会借此机会重新审视各种空战装备和战术为跨越式发展寻求突破。

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      1
      首战用我,
      用我必胜!
      2013/3/15 20:59:00

      网友回复

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      在马岛海战阿根廷曾经有类似但是是两架战斗机编队战斗机一个挂雷达,一个挂导弹共同打击,关键是战斗机太小了,但是很实用,击沉了大西洋运送者,本人认为楼主思路倒是不如把雷达装在轰炸机上,轰炸机个体庞大,其载弹量大于战斗机好多。现代的战斗机追求低空性能优越,但是轰炸机追求飞的更高更快,侧重点不同。比如逆火高空高速性能优越。如果安装少量单元的相控阵雷达,类似迷你平衡木。不需要太多火力通道,三五个足以。利用高空优势,高空巡航。外挂三五个超远程主动空空导弹,其预警探出能力远远超出战斗机,并且超远程导弹可以在对方主动中距弹攻击射程之外发送。利用高速优势摆脱战斗。这就好像超级堡垒思路。听起来好像不靠谱,但是俄罗斯的确有类似的逆火拦截型,我曾经在论坛发表过,逆火战斗机和歼20轰炸机编队的文章,介绍过这种模式模式,有兴趣可以进入我的个人中心看看

      2013/3/16 9:24:54
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      图呢?

      2013/3/16 0:39:46
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      确实不是你首创的。

      2013/3/15 22:17:36

      我要发帖

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